电磁控制的几种纳米颗粒的组装研究

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1、摘要中文摘要[题名]电磁控制的几种纳米粒子的组装研究[关键词]金纳米颗粒自组装磁l生纳米颗粒电磁场蛋白质组装酶催化活性[正文]自组装是自然界乃至人类社会都普遍存在的一种现象。随着纳米科学技术的兴起，科学家们开始致力于以纳米颗粒为基本单元，利用各种方法将纳米颗粒组装为有序结构，一直以来，这都是纳米科学技术研究的基本范畴和热点所在。本文提出了一种利用电磁场技术辅助组装纳米材料的新设想，具有可控、简单方便、适宜大规模运用的优点。具体说来，本论文开展了如下工作：一、设计了一种新的电极配置方式，产生交变电场以组装一种哑铃形的异质纳米结构材料。新的电

2、极设计采用探针和铜网构成电极，让纳米粒子直接在铜网上组装，组装完成即可用透射电子显微镜观察。因为颗粒不再是简单的球形颗粒，所以出现了新的组装形态。随着频率的改变，异质颗粒还会出现不同材料部分相分离的情况。我们用双电泳理论解释了观察到的实验现象。二、将时间可变性引入到磁场诱导的磁性纳米材料组装中，利用高频大功率的交变磁场组装APTS表面修饰的四氧化三铁纳米粒子。我们在垂直于基片的方向施加外场，与静磁场效果不同的是交变磁场在垂直方向也能够诱导纳米颗粒形成一维结构，不过这种一维结构是纤维状的。进一步的，我们发现这种组装只对静电稳定的纳米颗粒有效

3、，对于位阻稳定的纳米颗粒没有效果。具有不同(电位的胶体颗粒组装结果标明，这种纤维状的组装于颗粒的表面电荷有一定关系。由此我们推断了一个可能的机理，这种组装需要经过两个阶段，一是双电层被破坏形成小团簇；二是偶极矩间的相互吸引作用形成一维结构。三、进一步地，我们将交变磁场诱导的组装扩展到胶体金这种非磁性的纳米颗粒上去。在交变磁场作用下，金纳米颗粒不是在基片上形成三维聚集状的结构，而是形成了分散的颗粒单层，并且随着场强的增加，分散性得到增强。但是在场强过大的情况下，胶体金颗粒又会发生聚集。电镜观察的结果也得到紫外光谱的证实。我们用电致湿润现象引

4、起的颗粒间毛细力的变化解释了这个现象。交变磁场感应产生的电场在其中发挥了重要的作用。四、基于第三章的结果，我们认为当前的磁性纳米颗粒应用中经常会碰到外场诱导产生的聚集问题，这会干扰传感器的正常工作状态，影响检测结果的可靠性。为了解决这个问题，我们提出了用蛋白质大分子阻止外场诱导产生各向异性聚集的想法。简单的在磁流体样品中加入BSA蛋白质溶液，既可阻止交变磁场诱导产生纤维状的聚集。红外光谱和图像观察表明并不是所有情况都有蛋白质分子吸附在颗粒表面。但是，即使在颗粒表面没有蛋白质分子吸附的条件下，蛋白质’分子的存在仍然阻止了一部分磁性颗粒在外场

5、下的聚集。五、将电磁场诱导的纳米材料组装扩展到生物领域，利用结合了静磁场和交变电场的发生装置组装了辣根过氧化酶分子。尽管酶分子非常小，超过了理论上双电泳力作用的极限，但是结果发现仍然有一维的蛋白质线形成，并且，相对于没有外加场的状态下产生的大量酶的堆积，酶分子在外场作用下是以单分子层的形式组装的。这其中静磁场也是有一定作用的，因为如果在侧向再加一个静磁场的话，就没有这样的线产生；而如果撤掉静磁场，则形成的一维结构也与既有静磁场又有交变电场时不一样。我们认为电磁场能对这么小的蛋白质分子起作用，是因为随着溶剂蒸发，蛋白质分子形成了小团簇的缘故

6、。东南大学博士学位论文英文摘要[Titleofthedissertation]：Thestudyofsomenanoparticlesassemblycontrolledbyelectromagneticfield[KeyWords]：goldnanoparticles；assembly；magneticnanoparficles；electromagneticfield；proteinassembly；enzymecatalysis【AbstractlSelf-assemblyisauniversalphenomenonamongthe

7、world。黝theemergenceofnanoscienceandnanotechnology,therehavebeenincreasinglyattentionspaidtotheareausingnanoparticlesasbuildingblockstoconstructmorecomplexarchitectures．Inthisthesis，weproposedanovelapproachtoassemblenanoparticleswithelectromagneticfield，whichhastheadvantag

8、esofsimpleoperation，easeofcontrollingandfacilitationoflarge—scaledapplication．Thefollowingpoints